JPS6233541B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレンズメーターに関する。さらに詳し
く言えば、非平行光線を用いることを特徴とす
る、スフエア、シリンダー、シリンダー軸、プリ
ズムなどの光学要素の性能を測定するレンズメー
ターに関する。

光学要素の性能を測定するための、自動化され
た装置は多数知られている。これらの装置は、形
式としては、レンズの性能を測定するハルトマン
試験機の変形である。これらの試験機において
は、光源から出た光は平行光線となつて、測定さ
れるべき光学要素上にあらかじめ定められた互に
離隔した位置にある点を、個別の光線として通過
する。被測定光学要素を通過する点で偏向させら
れたそれぞれの光線の光路を追跡することによつ
て、スフエア、シリンダー、シリンダー軸線、プ
リズムの光学的性能が測定できる。

これらの装置は通常、光源、コリメート光学
系、及び検出器を含んでいる。被測定光学要素に
よる屈折のために光束が移動するのを検出するこ
とによつて、レンズの測定がおこなわれる。

このような先行技術におけるレンズ検査装置に
は完全に難点が無かつた訳ではない。難点の基本
的原因のひとつは、迷光がレンズ検査装置内に侵
入してくることであつた。たとえば、レンズ検査
装置を通常の室内照明の下で用いる場合、光が、
被検査レンズを通して検査装置内部に入り、光検
出器に入射する可能性がある。光検出器に入射す
る光量の変動は、検出出力を変動させ、装置の精
度を落とす原因となり得る。

そのうえ、多数の装置においては、光束移動の
検出が、光検出器それ自身でおこなわれていた。
光束移動の検出を、光検出器自体に頼る場合、３
つの点において装置の精度が減ぜられる。

第１の点は、光検出器への、迷光又は周囲の光
の侵入である。通常、迷光又は周囲の光の侵入
は、光検出器に、光束入射位置に関し、誤まつた
平均値出力を生じさせるであろう。たとえば、装
置自身の光源からの光が光検出器のある部分に光
源像を結び、逆光又は周囲の光が、別のある部分
に迷光像を結んだ場合には、その装置は、この２
つの離隔した部分の間のどこかの位置に、光が結
像しているという検出結果を与えるであろう。こ
の中間位置を示す検出出力は、装置の誤差を生み
だす可能性がある。

さらに、第２に、比較的広い受光面で入射光を
受光する光検出器を使用することは、光検出器の
不規則性に起因する計器の読みの不規則性による
誤差をもたらす可能性がある。光が、広い光検出
面上のどこか狭い範囲ではあるが様々な部分に結
像する場合には、その検出面の位置による性質の
ばらつきのために、入射位置が検出面上のどこで
あるかによつて、検出出力が変動し得る。そのよ
うな光検出素子においては、光検出感度が、検出
表面上の場所場所で異なつているのが普通であ
る。この、検出感度の部分的なむらは、被測定レ
ンズのもたらす光束移動によつて検出表面上の場
所が変ると検出装置の読みも変る。したがつて、
検出素子の検出表面上の部分感度むらに起因する
測定誤差が生じる可能性がある。

最後に、光検出器は、光検出素子を、ある配置
をもつた光線位置、たとえば、ニプコウ型デイス
クのスポツトダイヤフラムジエネレーターによつ
て生じた光束配置、の移動位置にならべることに
より構成されている。被測定レンズを通つてきた
それぞれの光束が入射する位置に感度の高いフオ
トセルを、並べるということがおこなわれてい
た。このような光検出器と、この検出器の位置測
定装置には、光検出素子表面の感度むらや、周囲
の光が計器に侵入することによつて生じる位置の
誤読という難点から逃げられなかつた。

単一光源からの光を、複数の、なるべくは４個
の見掛け上は別個の光源を形成するように配列さ
れたプリズムを通して結像させて、分離したレン
ズサンプリング（試験）光路用の基準点を形成す
る。見掛け上の光源の各々から、それぞれのサン
プリング光路がリレーレンズ系に向けて発散す
る。このリレーレンズ系は、見掛け上の光源の
各々のレンズ試験のための互に離隔した分離像を
結ぶ。これらの像は、試験されるべく配置された
被試験光学素子に対向する対応位置にサンプリン
グ（試験）開孔を有するレンズサンプリングダイ
ヤフラム上に結像するようにしてもよい。可動境
界板は、見掛け上の光源の各々とサンプリング空
隙との間を光で走査する。この可動境界板は、遮
光状態と透光状態とを、時間に関して不明瞭な時
点を生じることなく区別できるような、傾斜の異
なる、対をなす境界線を有している。サンプリン
グ空隙で被試験光学要素を通過した後、光はさら
に組をなす開孔を有する光検出装置を通過する。
この開孔の各々は、前記４個の見掛け上の光源の
各々に対応している。１対のレンズが、検出装置
に設けられた開孔に、被試験光学要素の共約像を
結像させるリレー光学要素として機能する。見掛
け上の光源の結像位置において被試験光学要素を
通過する光以外の光は遮断される。さらに、複合
リレーレンズのひとつと組合わされたサンプリン
グ開孔は、見掛け上分離している光源の各々につ
いて選ばれた光路に対して、実質的に平行といえ
る程度の立体角に制限された光束のみを通過させ
る。選択された立体角の光束以外の光束は共役像
の結像に関与しない。

本発明は、非平行光線を用いて、被測定光学要
素を特定点についてサンプリング（試験）するレ
ンズメーターを提供するものである。発明の、こ
の特徴に基づいて、大きな面積の光源領域（実像
又は虚像の）から発せられた光が、錐体束（錐体
状の光束）をなして進行し、被測定光学要素の位
置又はその近くに置かれたサンプリング開孔の位
置に収束させられる。この、結像前の光は、錐体
束のところで、運動境界板によつて遮光される。
この境界板は、被測定光学要素で屈折させられる
前の、収束してゆく光束中に挿入された運動境界
板の境界線が光路と交差する点の位置を回転位置
の関数として与える。光が、被測定光学要素で屈
折され、その被測定光学要素の位置から、再び、
錐体束をなして発散してゆく場合、屈折した光の
つくる錐体束中の、選択された光線が遮光された
時点の回転境界板の位置は、被測定光学要素の反
対側の定点位置を占める検出器によつて、被測定
レンズの性能と関係づけられ得る。

本発明の利点のひとつは、光検出器が位置に敏
感である必要も、移動する必要もないことであ
る。というよりは、光検出器は、一定の位置に固
定してあるだけでよく、光線の遮光が検知できる
ものでさえあればよい。

本発明の他の利点は、被測定レンズがどのよう
に変つても、光線の遮光検出に、光検出器の同一
の区域を一貫して用いることができることであ
る。検出面上での光検出位置の移動によつて、光
検出器出力は変動しない。

本発明のさらに他の利点は、可動部分及びそれ
に付随する外乱の原因が、光検出器から除かれる
ことである。その結果、光検出素子の、検出感度
が高くなる。

本発明は、また、被測定光学素子をサンプリン
グする複数の開孔を有する光検出器を提供する。
発明の、この特徴に基づいて、単一の光源の前
に、複数の像を形成するための配列されたプリズ
ム又はその他の光学手段が置かれる。この配列さ
れたプリズムが、単一光源の複数の虚像を作る。
それぞれの虚像が、個々のサンプリング光路の始
点となる。

また、あらかじめ決められ、固定された空間的
距離を有した、個別の、あらかじめわかつている
光路を用いているので、それぞれのサンプリング
光路が簡単に確認できることも利点のひとであ
る。

本発明はまた、光検出器で受光される光を、被
測定光学要素の位置またはその近くに置かれたサ
ンプリング開孔の位置で、被測定光学要素を通過
した光のみに制限するための光学系を提供する。
この特徴に基づいて、それぞれのレンズサンプリ
ング光路のための、個別の光検出器で構成される
光検出器列が、光路の終端で光を受光するように
設置される。個々の光検出器に対応するように開
孔が配列されたダイヤフラムが、検出器の前面に
置かれる。それぞれの開孔は、それぞれの光路に
対応している。リレーレンズ、好ましくは複合レ
ンズ、がサンプリング開孔の共役像を、このダイ
ヤフラムの対応する開孔位置に結像する。サンプ
リング空隙のところである一点において被測定光
学要素を通過した光だけが、光検出器に到達す
る。

本発明の更に他の目的は、光検出器に受光され
る光のひろがりを、狭い、あらかじめ定めた角度
範囲に制限することにある。この特徴によつて、
リレー複合レンズのうちのひとつは、被測定光学
要素位置におけるそれぞれ互に離隔したサンプリ
ング開孔からの光のすべてを、単一のサンプリン
グ開孔に収束させる。この単一のサンプリング開
孔は、そこを通過して光検出器に共役像を結ぶ光
を、狭い角度的拡がりを有した、互に隔離した光
束となるように制限する。それ以外の角度ひろが
りを有した光は、光検出器における共役像の位置
に到達しない。

本発明のこの特徴の利点は、検出光が、２つの
点で遮蔽されるということである。第１に、光は
被測定光学要素のサンプリング空隙を通らなけれ
ばならない。第２に、光は角度的拡がりを狭い範
囲に制限されなければならない。この、光の拡が
り量がこのように制限されているので、光検出器
に到達する光線は、実質的に平行光線となる。そ
れ故に、迷光の検出器からの締出しが、迷光の発
生自体の制限と角度的拡がりの制限の両面から実
現される。

本発明の他の特徴、長所、構成は、明細書及び
図面によつてより明らかとなるであろう。

第１図に、不透明な壁で囲われた筐体に入れら
れた本願発明のレンズメーターを示す。前部につ
き出た部材１４は、第１の不透明下部被い体であ
る。第２の不透明上部被い体１６は、レンズメー
ターＡの上の部分からつき出ている。この２つの
被い体は、それぞれ穴１８，２０が対向するよう
に位置させ、両者の間にサンプリング空隙２１を
形作る。フレームＢにとりつけられた被測定レン
ズが、不透明被い体１４の穴１８の部分にすえつ
けられているところが示されている。光源２４は
光路の始点にあり、検出器Ｄは光路の終点にある
ので、光は被測定レンズＳを通るときには、不透
明被い体１４から発し、被い体１６に向かつて上
向きに進行してゆくことがわかる。

この実施例では、不透明上部被い体１６は、不
透明下部被い体と、向き合つて配置されていると
いうことに注意すべきである。２つの被い体は、
それらの間に、サンプリング空隙２１を形作つて
いる。これら向い合つた被い体は、周囲の光及び
迷光が、光検出器Ｄに到達するのを防ぐことに寄
与する。特に、ほとんどの環境における照明光は
下向きなので、不透明被い体１６の影が、被測定
光学要素Ｓを覆い、光が反射してサンプリング空
隙内を上方に進行してゆくことを防止する。代表
的な空気ガラス境界における反射率は４％程度に
過ぎない（色つきのサングラスなどの場合はもつ
と高い）。それゆえに、周囲の光がレンズメータ
ー内に侵入し、間違つた読みを与える可能性は、
相対する被い体１４，１６とサンプリング空隙で
の光路が上向きであることによつて最小にされ
る。しかしながら、この構成は本発明の必須の要
件ではない。

第２図に本発明の光学系の透視図が示されてい
る。筐体は、破線で表わされている。大きく分け
ると、光路は、下部又は運動境界板部３０、上部
又は検出部３２、これらの間に作られる被測定光
学要素サンプリング空隙部２１から成る。容易に
わかるように、この光路は、ほぼ同一の垂直面上
にあり、Ｃ字形を形成している。すなわち、光
は、光源２４から、底部に沿つたほぼ水平な辺を
通り、サンプリング空隙２１の方向へ進む。光は
上向きにされ、Ｃ字の垂直部を形作るサンプリン
グ空隙部２１を通る。光はさらに水平方向に反射
され、Ｃ字形光路の上辺を形作つて検出器Ｄに入
射する。

ここで強調すべきことは、検出器Ｄがきわめて
感度の高い光検出器であり得るということであ
る。それ故に、検出器Ｄは機械的振動、電磁気的
な外乱、迷光から守られていることが望ましい。
ここに記述したように、光路をＣの字形にするこ
とによつて、下部の光路を上部の光路から遮蔽す
ることが可能である。通常の遮蔽手段（ここには
示さない）が、光を光路部分のみに閉じ込めるだ
けでなく、電磁気的な力や振動的な力からも検出
器Ｄを守つている。

光源２４としては、フイルタされた直流電源で
起動されるハロゲンランプが適当である。これは
単一の光源であり、この単一の光源から配列され
たプリズム２６へ向けて光が放射される。配列さ
れたプリズム２６は四面プリズム列である。この
プリズムは、光源２４からの光を、見かけ上の４
個の光源に分ける作用をする。これら４個の光源
は、すべて虚像である。虚像のそれぞれが、光源
から検出器Ｄまでの個々の光路の始点となる。検
出器Ｄとしては、たとえば、「ピンスポツト／
4D」型フオトダイオード（カリフオルニア州サ
ンタモニカのユナイテツドデテクターテクノロジ
ーコーポレーシヨン社製）のようなものが適当で
ある。

後述する部分で、検出器Ｄは４個の独立した開
孔２８を持つていることが示される。これら４個
の開孔は、検出器の受光面上に置かれる。それぞ
れの受光面で別々の計測がおこなわれる。個別の
光路が、配列されたプリズム２６によつて作られ
た虚像から、光検出器Ｄのそれぞれの受光面に達
するようにされる。簡単のためにそれらの光路の
うち１つについて論ずる。実際は４本の光路が有
るということは、理解されるであろう。これら４
本の光路は、すべて同等（装置内における通過位
置が異なるだけ）なので、１本の光路についてだ
け、以下に、完全に、詳述する。

２６ａで示す配列されたプリズム２６の個々の
面からの光が、鏡３３に入射する。光は鏡３３か
らアクロマテイツクなリレー複合レンズ３５に向
つて進行する。プリズム面２６ａによる虚像は、
リレーレンズによつてダイヤフラム３９上の開孔
３９ａの位置に結像される。ダイヤフラム開孔３
９ａは、測定中の被測定レンズが載置される場
所、又はその近傍に置かれる。

複合レンズ３５に入射する光又は複合レンズ３
５から射出する光は、運動境界板Ｌによつて走査
されることが必要である。境界板Ｌは、シヤフト
４０を介してモーター４２で駆動される（シヤフ
ト４０は、図において、理解を容易にするために
一部が取除かれている。）。角速度を一定不変に保
つために、境界板Ｌの適正な回転慣性モーメント
に助けられる定速モーターを使用することが望ま
しい。

シヤフト４０は、光路の一側に配置される。光
路は、運動境界板位置における光路通過域１３０
の所を通過する。運動境界板Ｌが、境界線１３４
ａ，１３４ｂ，１３５ｂ，１３５ａで光路通過域
１３０を走査する。これらの境界線は、それぞれ
異なつた勾配を持つているので（たとえば図３ａ
の１３４ｂ，１３５ｂを見よ）、この運動境界板
によつて、光路通過域１３０内での、走査してい
る境界線と光路との交差位置を、時間の関数とし
て明確に定義することができる。

運動境界板の回転位置を知る必要がある。そこ
で、円板周縁情報領域部１２０には、光源５０
と、該周縁情報領域部を通して光を受光する検出
器５１が、回転位置検出のために設置されてい
る。

本発明の全体的な光学的配置が明らかになつた
ので、次に図３ａ，３ｂについて説明する。３ａ
図に、円板形運動境界板の具体例のひとつが示さ
れている。

運動境界板Ｌは、ガラスのような、透明な材料
によつて作られる。この円板は、２つの情報を与
える部分に、大きく分けられる。ひとつの部分
は、周辺部１２０で、この部分は、円板の回転角
を規定する。もうひとつの部分は中心部１２５
で、この部分によつて、屈折された光線が遮光さ
れる。

周辺部１２０は、一群のきざみ目又は線のパタ
ーン、１２２が、あらかじめ定められた角度位置
でとびとびに円板の周縁部につけられている構成
を持つ。図に示した例では、一周に256個のきざ
み目が、等間隔につけられている。

きざみ目１２２の役目は、円板の正確な回転位
置を定めることにある。検出器５１に入射する光
の検出によつて円板の位置が決定され、正確な回
転角度の測定ができる。回転角の基準位置は、き
ざみ目の欠如部分１２１である。電子回路できざ
み目の検出をおこないことによつて、遮光が起つ
た時点の境界板Ｌの回転位置が、正確に測定され
る。

周辺領域部１２０については、無数の具体的構
成が考えられる。たとえば、ボールドウイン型の
デジタイザ板が、運動境界板Ｌの正確な角度位置
の測定に用いられ得る。このデジタイザ板は、ア
ーカンソー州リトルロツクのボールドウイン・エ
レクトロニクス・インコーポレーテツドによつて
商品化されている。

光線は、破線１３０によつて示されている区域
を通過する。光線のこの区域内での通過位置は、
本願発明のレンズメーター内に置かれる被測定レ
ンズＳの、全特性によつて決定される。光検出器
が検出し、測定するのは、光線の遮光がこの区域
内のどこで起きたかという位置である。

光線が円板の区域１３０内のどこを通過したか
を測定するには容易である。本発明のこの部分
が、どのように働くかを説明するために、最初に
円板の構成及び不透明部と透明部の境界線の構成
について説明をし、次にこれらの作用について説
明する。最後に、一般的な運動境界板を用いた場
合について説明する。

回転境界板は２つの透明区域と２つの不透明区
域を有する。透明区域１３２，１３３についてい
えば、それらの区域は、等式Ｒ＝ｋθ（１３４
ａ，１３４ｂについて）およびＲ＝−ｋθ（１３
５ａ，１３５ｂについて）で表わされる境界線に
よつて区域分けされている。

境界線１３４ａ，１３４ｂが一方の透明部、１
３５ａ，１３５ｂがもう一方の透明部に属する。
これら、透明部をはさんで両側に位置する境界線
は、どの半径の位置においても90゜の角度間隔を
有する。それ故に、運動境界板の透明部分は、区
域１３０内のどの光線についても、一回転のうち
半分の時間だけ通過させ、残りの半分の時間の間
は、光は通過しない。

上側の不透明部１４０については、運動境界板
の回転軸から離れるに従つて、序々に不透明部は
幅広くなつてゆく。これは、境界線１３４ａ，１
３５ａの角度のひらきが、軸から半径方向に外側
へ向かうに従つて増大してゆくからである。

１４２の部分は正反対の構成を有する。つま
り、１３４ａと１３４ｂの角度差は、回転軸１４
１から半径方向外側に遠ざかるに従つて、減少し
てゆく。

ある距離ｒと角度θの点を通過する１本の光線
を想定し、検討しておけば、一般的な場合を考え
なくても容易に、光線の通路が、直感的に理解さ
れる。つまり、距離ｒについては、光線の通過位
置が軸１４１から半径方向に遠ざかるように変化
するのに応じて、不透明部１４０及び１４２によ
つて遮られる時間が、それぞれ変化する量はあら
かじめ決定できる。不透明部１４０については、
遮られる時間が長くなれば、それに応じた距離だ
け軸１４１から遠い位置を光線が通過しているこ
とを表わす。不９明部１４２についていえば、遮
光時間が短くなれば、それに応じた距離だけ、軸
から遠い所を光線が通過していることを表わす。
このようにして、それぞれの不透明部が、それぞ
れ個別に光線を遮る時間の値を与え、この時間値
を基にして、光線が通過している位置座標を表わ
す極座標の動径成分ｒを求めることができる。

ビース位置を示す極座標の角度成分について
は、その測定に、円板の基準位置検出時と、２つ
の不透明から透明部へ移る部分の検出との時間間
隔の平均値が用いられる。たとえば、境界１３４
ａと１３５ｂが、それぞれ光線を遮るのを検出す
ることによつてマーカー検出時と遮光検出時の間
の回転角度差が、光線位置の座標θを表わす値
を、平均的に表わしているということがわかる。
この光線位置座標θは、きわめて正確に測定でき
る。これは、トラツク１２０における角度差測定
で、マーカー検出時と遮光検出時における、回転
板の回転角度差を求めることによつておこなわれ
る。

境界の数は４より多くすることもできるという
ことは明らかであろう。たとえば６個の境界が用
いられ得る。同じように、不透明部と透明部を逆
にして用いることもできる。

境界線の運動の方法は、明らかに何通りも可能
である。たとえば、直線的に境界を運動させ、一
連の境界線が、光路通過区域を、連続して走査す
るようにできる。又、回転する透明な円筒体の側
面に塗料を塗ることによつて作つた境界板を用い
ることもできる。その場合、光は円筒体の側面で
屈折され、側面に書かれた不透明部によつて遮光
される。本願において説明した回転円板型の境界
板は、好ましい一例である。

ここで示された境界は、円板における、透明部
と不透明部との境界線である。本発明を実施する
場合に、完全に透明な部分や、完全に不透明な部
分が必要とされる訳ではない。一様でない表面を
持つた円板であつても、透明部が、問題となるほ
どの減衰を光に与えることなしに、光を検出器に
向けて通過させることができるならば、用いるこ
とができる。同様に、多様な色の光が、適当なフ
イルターと共に用いられ得る。たとえば、何色か
の光を合成したものと、狭いバンドパスフイルタ
ーを用いて、多色の光線を次々に通すように構成
することができる。この場合、次々に通過してく
る光線は、光線の入射と同期させて順序正しくた
だ１つの検出器によつて、測定される。

境界線は決して境界板の運動方向と平行になつ
てはならない。もしそうなると、光路の通る区域
の走査も、ビーム位置の検出も不可能になる。

２本の境界線は、明確に異なつた形を有してい
なければならない。そして、それぞれの境界線
は、どちらも光路通過予定区域を走査し、ビーム
の遮光が起きる点として同一の点を示すものでな
ければならない。この同一な点が光路の通つてい
る点である。

運動境界板は、既知の定速度で動くようにする
のが望ましい。既知の十分に定常的な速度で動く
場合には、光線の通る位置を知るための関係式
は、マーク１２１，１２２からの位置状報と時間
との簡単な関数として表現できる。すなわち、そ
れぞれの遮光時間の測定によつて、光路の通つて
いる正確な位置が測定される。第３ａ図、第３ｂ
図において示された形の運動境界板を用いるのが
好ましい。しかし、運動境界板は他の実施形態も
とり得ることはいうまでもない。

本発明を実施する場合には、少くとも２本の境
界輪郭線を使用しなければならない。これらの境
界線のうちの１本は、光路を横ぎる運動の、運動
方向に対する傾きが、他の境界線よりも代数的に
大きくなければならない。このような傾きは、た
とえば第２図における区域１３０のような、光路
の通る区域内における、光路位置の決定の精度を
高める。

傾きは符号を変えない方が便利であることがす
でにわかつている。もし、符号が変わるように選
ばれたとすると、結果として、関数が単調でなく
なつてしまう。このことは、方程式を解くうえで
の困難さをもたらす。

当然のことであるが、ここで好適な実施例とし
て示したような、境界が回転運動をおこなうよう
な場合には、境界線は極座標で表現され、境界板
が単に平行移動によつて走査をおこなう場合に
は、通常のXY表示のデカルト座標で表現され
る。

境界が回転式の場合は、１本の境界線の傾きｄ
θ／drが、他の境界線のそれよりも大きくなけれ
ばならない。これは、境界線の移動がθ方向に起
きるからである。

境界線の移動が、デカルト座標で表わしたＸ方
向に起きる場合は１本の境界線の傾き、dx／dy
は、他の境界線よりも大きくなければならない。

それぞれの境界線は、光路の通過する区域を、
走査しなければならないという制限は重要であ
る。当然、光路の通過する区域を完全に走査しな
い場合は、この一般的条件は満たされない。

装置が用いる開孔の数にも注意しなければなら
ない。開孔が２個用いられる場合には、被測定レ
ンズ系の軸あわせを正確におこなわない限り、レ
ンズの解を得るには不十分な情報しか得られな
い。３個の開孔を用いれば、レンズのスフエア、
シリンダー、シリンダー軸、プリズム成分の解が
得られる。４個の開孔があれば、レンズ面におけ
る屈折力の分布に関する関数がこの装置から求め
られる。

次にダイヤフラム３９と、４個のダイヤフラム
開孔について説明する。

リレー複合レンズ３５が、光源２４の虚像の像
をダイヤフラム３９上の開孔のそれぞれの位置に
結ぶ。３９ａは説明上例としてとりあげる開孔で
ある。ダイヤフラム位置における焦点のひろがり
は、好ましくは直径15ミル（0.381ミリ）であ
る。開孔の最適直径は10〜60ミル（0.254〜1.524
ミリ）の範囲であり、５〜100ミル（0.127〜2.54
ミリ）の範囲のものまで使用可能である。

ダイヤフラム３９の開孔の大きさの上限及び下
限は、２つの要素によつて決まる。開孔が小さく
なると、回析現象が起こり、検出器Ｄに至るまで
の光路が、変形させられたり、拡がつたりする。

ダイヤフラム３９の開孔３９ａが大きくなる
と、レンズのより広い部分がサンプリングされて
しまう。ほとんどのレンズは、表面における屈折
が場所によつて変化しているので、サンプル区域
が拡がれば、そこから先の光は、それに応じた変
形を受ける。眼鏡の測定の場合、サンプル区域が
100ミル（2.54ミリ）を越えてしまうと、運動境
界板Ｌを用いた光の遮光検知による測定は、正確
に行なえなくなることがわかつている。

開孔３９ａは、リレー複合レンズ３５が、スポ
ツトを十分正確な位置に作ることができるなら
ば、本質的に必要なものではない。開孔３９ａの
効用は、円板Ｌと光源２４の間に置かれる光学系
が、高度な設計のものでなくてもよいようにする
点にある。

光源２４から、ダイヤフラム３９の各開孔３９
ａに向けて発せられた光は、プリズム４０′によ
つて進路を変えられる。プリズム４０′は、入射
光に垂直なアパーチヤーと、射出光に垂直なアパ
ーチヤー、及び反射面４３を有する。

光源２４から発した光線は、被測定レンズＳに
おける点又はひとみの位置に収束させられる。被
測定レンズＳは、光路を偏向させる。錐体束全体
がここで偏向させられる。

この点に基づいて運動境界板Ｌの作用が説明で
きる。

アパーチヤー３９ａを通して、プリズム列２６
の面２６ａにより形成される光源２４の虚像（見
掛け上の光源）を眺めると、リレー複合レンズ３
５の全体が明るく見えるであろう。運動境界板Ｌ
が回転すると、境界１３４ａは、区域１３０を走
査するであろう。この時、明るかつたリレー複合
レンズ３５は、境界板により掩蔽が起り、リレー
複合レンズ３５はあたかも月食のように、徐々に
隠されてゆき、最後には不透明部１４２によつ
て、完全に視界からさえぎられてしまうであろ
う。境界線１３５ｂ，１３５ａ，１３４ａ，１３
４ｂ、によつて、複合レンズの掩蔽および露出が
交互に起こるであろう。光路のサンプリング空隙
よりも下流の部分に、掩蔽現像の倒立像ができる
であろう。走査境界線の影が、発散錐体光束中を
横切つてゆくであろう。この発散錐体光束は、レ
ンズによつて屈折させられるが、検出器Ｄが不動
の位置になるならば、光源の掩蔽が、検出器によ
つて、異なつた時点に観測されるであろう。次に
本発明の光源掩蔽の特徴について説明する。最初
に、対として用いられるレンズ４５と６９が共役
像を作る作用を説明する。この共役像とは、検出
器Ｄの前面に置かれた板２８の上に結ばれる開孔
ダイヤフラム３９の共役像のことである。

次に、レンズ４５を、ダイヤフラム４９と共に
説明する。このレンズは、拡がりの狭い光線が検
出器Ｄに達するようにするために用いられてい
て、結果的に検出器Ｄを、ほとんどの周囲の迷光
から遮蔽しているということが説明されるであろ
う。

第２図を参照して説明する。４個の開孔を持つ
アパーチヤープレート３９の像が、２枚のレンズ
を通して光検出器に結ばれる。第１のレンズは、
レンズ４５である。このレンズは、アパーチヤー
プレート３９から射出される光の拡がりを小さく
する。光は、第２のリレーレンズ６９に向つて進
行する。第２のリレーレンズはアパーチヤープレ
ート３９の共役像を、光検出器の前に置かれるア
パーチヤープレート２８上に作る。この光検出器
は、４個の光検知面を有している。それぞれの検
知面は、プレート２８のそれぞれの開孔の後に位
置する。

リレーレンズ４５，６９は、プレート３９の共
役像を、プレート２８上に作る。プレート３９の
それぞれの開孔の像が、対応するプレート２８の
それぞれの開孔の位置に作られる。たとえば、開
孔３９ａは、開孔２８ａに対応づけられている。
実際の、使用上及び調整上の便宜から、２８ａに
おける共役像は、対応する開孔３９ａの大きさに
比して、いくぶん大きめに作られる。

周囲の光が検出器Ｄに入射してくることは、制
限されている。検出器Ｄに入射してくる光は、プ
レート３９における開孔部位置でレンズを通過し
たものに限られる。被測定レンズの他の位置から
の光は、この光学系を通過できない。

リレーレンズ系を、２つのレンズ４５と６９に
分割して構成することは自明ではない効果をもた
らす。特にリレーレンズ系を２つのレンズに分割
することによつて、第１のレンズすなわち、レン
ズ４５に、付加的な作用をさせることができる。
この作用は、光検出器Ｄに入射する光の拡がり
を、大きく制限する作用である。

レンズ４５に向かう光は、拡がりを小さくされ
る。この光は、開孔板４９に照射される。中心に
存在するただひとつの開孔４９ａが、見かけ上の
光源からやつて来る、それぞれの光路を、検出器
Ｄの前面に置かれたプレート２８の開孔に導く。

開孔４９ａは、きわめて小さな角度拡がりをも
つた光だけをレンズ６９の方に通す。光は、この
開光を通つてレンズ６９に達するので、検出器が
受けとる光は、きわめて拡がりの小さなものとな
る。この光が、開孔２８ａを通つてプレートを貫
く。

別の面からも光学的遮蔽が起こつていることが
すぐにわかる。たとえ周囲の光又は迷光がダイヤ
フラム３９の開孔位置で被測定レンズを通つて侵
入してきたとしても、この侵入光のうち狭い拡が
りをもつたもの以外はやはり除かれる。この狭い
拡がりは、実質的に、検出器に至る光路に平行で
あると見なせる程度の狭さでなければならない。
これより拡がつた状態で進行してきても、不透明
な表面を有するダイヤフラム４９によつて遮断さ
れてしまうであろう。この様子が、光束４９′と
して図示されている。

レンズ４５，６９とダイヤフラム４９の開孔と
によつてもたらされる遮蔽は、基本的に不透明な
筐体による遮蔽と、相補的なものである。この２
つの独立な現象によつてもたらされる遮蔽は、系
に侵入する迷光を激減させる。

操作にあたつては、明るく照射されたリレー複
合レンズ３５の表面が、個々の境界線によつて走
査される。光は、被測定光学要素Ｓに頂点を有す
る錐体光路を通つて、被測定光学要素に収束して
ゆく。被測定光学要素は屈折作用を為す。屈折
は、開孔３９ａから発散する錐体光路に沿う光す
べてについて起こる。そのように屈折された光
は、錐体光路４９′として図示されている。検出
器は、特定の位置の光線を捜す。そして屈折させ
られた錐体光４９のその位置の光が遮断されるの
を検出する。掩蔽が検出されると、運動境界板Ｌ
の位置と関係づけられる。運動境界板Ｌの位置と
関係づけられて、被測定光学系の、スフエア、シ
リンダー、シリンダー軸、プリズム成分について
の性能が測定される。

このような測定に関して、本出願人が、本願と
同日付けて特許出願した特願昭53−52187号出願
（特開昭54−14757号公報）の、「レンズメータ
ー」と題する発明の説明を引用する。そこには、
より詳細な運動境界板Ｌとその作用についての説
明がある。その発明は、次のように要約できる。

「ハルトマンテストをおこなうレンズメーター
のような、光線屈折型のレンズメーターにおい
て、自動化された読みだし装置を備えたものを提
供する。そのような、光線屈折型のレンズメータ
ーにおいては、１つの光源からの１本又は多数本
の光線が、被測定光学系を通過し、被測定光学系
によつて光路が屈折させられる。屈折させられた
光路位置の測定は、被測定光学系のスフエア、シ
リンダー、シリンダー軸、プリズムに関する性能
測定と等価である。本発明は、偏向させられた光
路位置の測定のための手段を提供し、被測定光学
系から、ある距離だけ離れた、光路が通るべき区
域内の、ある面内に、該偏向された光線を遮断す
るために置かれた、いくつかの明確に異なつた形
状の境界線を有する運動境界板を含んでいる。運
動境界板は、該面内を、あらかじめ決められた運
動経路をたどつて、ある速度で動かされる。運動
境界板は、第１の実質的に透明な部分と、第２の
実質的に不透明な部分とからなり、透明部と不透
明部の境界線が、少くとも２本存在する。２本の
境界線のそれぞれは、光路の通る区域内における
光線の位置を、一義的に明確に定める。そして、
運動境界板の定められた運動方向と、それら２つ
の境界線とでつくる角が、２つの境界線について
異なつているような状態で、光路の通るべき区域
を境界線が走査する。この２つの境界線が、光線
を遮断する様子を測定することによつて、光線の
屈折量が測定され、光学系の特性測定に利用され
る。検出器は遮光によつて生じる検出器の２種の
出力を演算する回路を有している。それで、種々
の光伝達特性を有する光学系を測定することがで
きる。」 特許請求の範囲は、次のようなものであつた。

「(1) 偏向を測定する被試験光学系、被試験光学
系へ向かい、被試験光学系によつて偏向される
ビームを、行程の所定領域内での計測のための
偏れたビーム路へ発射する光源、および、偏れ
たビーム路を計測する手段の組み合わせにおい
て、前記偏れたビーム路を計測する手段が、 被試験光学系から所定の距離の既知の面に置
かれ、前記既知の面内の所定路に沿つて掃引す
るように配置され、第１の部分と、第２の部分
と、所定路に対して異なる角度で掃引する各境
界と明確に異なる形状のそれらの間の少なくと
も２つの境界とを有する運動境界板； 前記境界によつてビームの遮光を生ずる前記
所定路に沿つて運動境界板を掃引する手段； 前記ビームを受けるように整列させた感光性
検出器； 前記検出器が、運動境界板の境界における光
ビームの遮光を検出した時の、運動境界板の位
置を計測する手段； から成り、遮光の検出時における運動境界板の
境界の各々の少なくとも１回の計測により、被
試験光学装置による偏向に起因するビーム行程
を計測することを特徴とするレンズメータ
ー。」 被測定光学系は、通常色分散をおこす。代表的
被測定物である眼鏡レンズは、アクロマートでは
ない。したがつて色分散をおこす。

ここに説明したような光検出器の場合、色分散
は、一定でない出力を生じさせる。つまり、異な
つた波長の光に対しては異なつた光路の移動が起
こり、したがつて、異なつた波長の光に関して
の、検出器によつて検知される遮光は、波長によ
つて異なつた時点で起こつているものである。

このことを避けるために、本発明は、光が被測
定光学系Ｓに入射する前に、色による偏差を補償
しておく手段を設けることができる。

第１に、光は、被測定光学系に入射する前に、
色分散させられる。被測定系によつて、色分散さ
せられた光を、もとに戻すような、逆の色分散が
起こる。検出器Ｄに入射する光は、色分散による
影響がなくなされるように再合成された光であ
る。

第２図におけるプリズム４０′は、色分散の作
用を有する。たとえば光の青色成分は、ダイヤフ
ラム３９の中心部に向かつて偏向され、赤色成分
は中心から離れる方向に偏向される。

被測定光学系を通過することによつて、補正的
作用がおこなわれる。たとえば赤色光は、小さな
屈折率の故に、偏向量が減らされる。青色光はよ
り大きく偏向させられる。一方赤色光のベース距
離は、青色光に比して増大し、赤色光に、増大す
る角度差を与える。これら２つの効果が、大きく
相殺し合うように調節され得て、すべての波長の
光について、同じレンズパラメーターの評価を与
えるような屈折をもたらすことができる。検出器
Ｄの位置で再結合がおこる。

実際上、該方法によると、プリズム４０′によ
つてもたらされる色補正の量は、全補正量の約半
分である。他のアクロマテイツク効果が、第４ａ
図、第４ｂ図に示された。光源の前面に置かれる
レンズ部によつてもたらされる。

光源２４については、光フアイバー束２０１
が、光源の前に置かれる。光フアイバー束２０１
は、光源２４から放射される光を一様化し、フイ
ルメントの「ホツトスポツト」を効果的に除去す
る。

光は、光フアイバー束から位置ぎめアパーチヤ
ー２０４を通つて進む。アパーチヤーは光がそこ
から放射される光源の役目をする。光フアイバー
束２０１は、半透明の光放射面で代用できる。放
射面は、それぞれの見かけ上の像から出る光が、
実質的に一様で一定なものであるように、一様化
されるものであればよい。光はここから、特別な
光学的性質を有したレンズ２０６へ進む。

レンズ２０６は凸の背面２０８を持つている。
このレンズの前面は、４つの小さな凸レンズ面２
１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ、より成
つている。これらそれぞれの面は、２つの作用を
する。

第１に、個別の面が、要素２０１，２０４によ
つて一様化された光源２４から、４つの見かけ上
の光源を作る。

第２に、４つの個別の小さな凸レンズ面、２１
０ａ〜２１０ｄは、凸の背面レンズ２０８の、あ
らかじめ定められた象限位置にあり、これらオフ
セツトした球面レンズ面は、光に、プリズム的な
色分散を与える。この色分散は、それぞれの光路
について赤色光を外側へ、青色光を内側へ向け
る。この小さな色分散は、サンプリング空隙に置
かれた被測定光学系によつて、再合成される。光
検出器のところでは、各波長の光が平均化され
る。

「錐体」「錐体束」という語が、本明細書のな
かで用いられている。これらの用語は、被測定光
学系においてどう孔を有する収れんする光を、広
く表わすものである。これらの語は、光の放射領
域が円形でない場合も含む。つまりたとえば正方
形や長方形の場合をも含む。

本発明には、多様な具体的実施例がありうる。
検出器Ｄの遮蔽はせずに、非平行光線を用いて光
線移動を検出することもできる。運動境界板を電
気的等価物、たとえば陰極線管、で置きかえても
よい。

本発明の精神を逸脱しない範囲ならば、その他
の変形も可能であることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、レンズメーター筐体に納められた光
学装置の側面図、第２図は、本発明装置の光学系
の透視図、第３ａ図、第３ｂ図は、本発明におい
て用いられる運動境界板の図、第４ａ図は、光源
の分解図、第４ｂ図は、第４ａ図中におけるレン
ズ２０６の断面図である。 ２４は単一の光源、Ｓは被測定レンズ、２１は
サンプリング空隙、２６は配列されたプリズム、
３５はリレー複合レンズ、Ｌは運動境界板、３９
はサンプリングダイヤグラム、Ｄは光検出器、１
４１は回転軸、１３２，１３３は透明部、１４
０，１４２は不透明部、１２２は回転位置検出用
のきざみ目、２１０は光フアイバー束、２０６は
前面に置かれるレンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互に分離した複数のサンプリング光路のため
   の点光源を形成する複数の見掛け上の光源； 互に分離した前記サンプリング光路を掩蔽する
   ための、少くともひとつの境界線を有する運動境
   界板； 通過する光を屈折させる被測定光学要素が配置
   されるべきサンプリング空隙；および 該サンプリング空隙に配置されるべき前記被測
   定光学要素との一表面と実質的に一致するように
   位置づけられた複数のどう孔の各々をそれぞれ通
   過する非平行光線束を形成するために、前記複数
   の見掛け上の光源からの光を集光する手段；をそ
   なえ、 該光は、前記サンプリング空隙において前記被
   測定光学要素で屈折され発散光線束として発散
   し；さらに、 前記被測定光学要素を通過した前記光の少くと
   も一部を受取るための、前記サンプリング空隙か
   ら下流に位置する光路；および、 前記サンプリング空隙からの光の通過予想領域
   内に位置する前記下流光路空間に固定され、前記
   被測定光学要素からの前記光線束の偏倚によつて
   発生する、前記運動境界板による前記光路の掩蔽
   状態の変化を検出するための光検出器； をそなえた非平行光束を利用したレンズメータ
   ー。 ２ 前記複数の見掛け上の光源が単一の光源とプ
   リズム列とからなり；さらに、該見掛け上の光源
   の像を前記サンプリング空隙内に置かれるべき前
   記被測定光学要素の表面位置と実質的に一致する
   位置へと、リレーするためのリレーレンズ系をそ
   なえていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のレンズメーター。 ３ 前記複数の見掛け上の光源が、所定面積の拡
   散光放射平面を有する離散した光放射領域からな
   り；該拡散光放射平面から前記被測定光学要素へ
   と通過する錐体光線束をつくるために、前記サン
   プリング空隙内の前記被測定光学要素が配置され
   るべき位置と実質的に一致する開孔をそなえてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   レンズメーター。